题目内容

【题目】I磷酸氯喹是治疗新型肺炎的潜力药。磷酸是合成该药的初级原料之一,沸点高,难挥发。化学兴趣小组设计了合成磷酸的流程如图。

回答下列问题

(1)将一定了的红磷与氯气置于容积为2L的恒温恒容(温度,体积均不变)反应器中制取A,各物质的物质的量与时间关系如图

①前10s消耗的氯气为________mol,该反应的化学方程式为_________(A用化学式表示)

②前10s的平均反应速率v(Cl2)=________

(2)将A加入热水中,生成两种酸。一种为磷酸,反应过程各元素化合价不变。

①另一种是酸C是________(写名称)

②A与热水反应的化学方程式为________

II(1)将反应Cu+2FeCl3=2FeCl2+CuCl2设计成原电池,完成该原电池的装置示意图,并作相应标注(标明正负极材料及电解质溶液的名称,电子移动方向、离子移动方向)________

(2)该装置中负极的电极方程式为________。

(3)若在反应过程中电极减轻3.2g,则在导线中通过电子_____________mol。

【答案】10mol 2P+5Cl2=2PCl5 0.5mol/(Ls) 盐酸 2PCl5+8H2O2H3PO4+10HCl Cu-2e-=Cu2+ 0.1

【解析】

I.红磷与氯气发生反应生成五氯化磷,发生反应为2P+5Cl2=2PCl5,则A为PCl5,向PCl5中加水反应生成盐酸和磷酸,发生的反应为:2PCl5+8H2O=2H3PO4+10HCl,则B为盐酸和磷酸的混酸,将混酸进行分离提纯得到磷酸和盐酸,则C为盐酸,据此分析解答;

II.该原电池反应中,Cu元素化合价由0价变为+2价,化合价升高,发生氧化反应,则铜作负极,因此正极材料应为惰性电极(碳棒、Pt等),电解质溶液应使用FeCl3溶液,电子从负极沿导线流向正极,电流与电子流向相反,据此分析解答。

I.(1)①根据图示,前10s氯气由12mol变为2mol,则消耗的氯气为12mol-2mol=10mol,结合图示,10s时,P的物质的量变为0,即P完全反应,氯气过量,该反应不是可逆反应,根据分析,该反应的化学方程式为:2P+5Cl2=2PCl5;

②根据①中分析,前10s消耗的氯气物质的量为10mol,平均反应速率v(Cl2)== 0.5mol/(Ls);

(2)①根据分析,另一种是酸C是盐酸;

②根据分析,A与热水反应生成盐酸和磷酸,则化学方程式为2PCl5+8H2O2H3PO4+10HCl;

II.(1)根据反应Cu+2FeCl3=2FeCl2+CuCl2,该原电池反应中,Cu元素化合价由0价变为+2价,化合价升高,发生氧化反应,则铜作负极,因此正极材料应为惰性电极(碳棒、Pt等),电解质溶液应使用FeCl3溶液,电子从负极沿导线流向正极,正极电极反应为Fe3++e-= Fe2+,负极电极反应为:Cu-2e-=Cu2+,原电池中阳离子向正极移动,阴离子向负极移动,该装置图为:

;

(2)根据(1)中分析可得,负极的电极方程式为Cu-2e-=Cu2+;

(3)根据(1)中分析可得,该原电池正极电极反应为Fe3++e-= Fe2+,负极电极反应为:Cu-2e-=Cu2+,即质量减轻的电极为铜电极,若在反应过程中电极减轻3.2g,即铜的减少的物质的量为=0.05mol,则在导线中通过电子2×0.05mol=0.1mol。

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